Prof. Ing. Héctor Manzano Laboratorio de Mediciones Eléctricas

Informe de Laboratorio # 1 Sección EID 401 Grupo A Mesón 1

RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS Y TRAZADO DE GRÁFICAS Y CURVA DE CALIBRACIÓN

_________________________________Firma del Docente

Fecha: 19 de Octubre de 2011

Responda las siguientes preguntas:

1.- Precisión.

Entrega de informe en fecha:

10%___

Pre-laboratorio: 30%___Post-Laboratorio: 30%___Conclusión: 30%___

Integrantes:

Br. Blanca Néstor C.I. 11.738.554

Br. Castellano Eugenio C.I. 18.645.907Br. Arias Edwin C.I. 18.266.902

Es el grado de concordancia dentro de un cuerpo de mediciones o instrumentos. Especifica la repetibilidad de un conjunto de lecturas, hecha cada una en forma independiente con el mismo instrumento. También se puede decir que; la precisión es la medida de la reproducibilidad de las mediciones; esto es, dado el valor fijo de una variable, la precisión es una medida del grado con el cual las mediciones sucesivas difieren una de otra. Se determina una estimación de la precisión mediante la desviación de la lectura con respecto al valor medio. La precisión se compone de dos características: conformidad y el número de cifras significativas. La precisión no garantiza la exactitud, aunque la exactitud necesita de la precisión.

2.- Exactitud.

Se refiere al grado de aproximación o conformidad al valor real de la cantidad medida. También se puede decir que; la exactitud es la aproximación con la cual la lectura de un instrumento se acerca al valor real de la variable medida. La exactitud de una medición especifica la diferencia entre el valor medido y el valor real de una cantidad. La desviación del valor verdadero es un índice de qué tan exactamente se ha llevado a cabo una lectura. La exactitud, cuando se aplica a instrumentos que muestran una lectura mediante el empleo de una escala y una aguja se refiere por lo general al valor de su escala completa. Cuando se dice que la exactitud de un medidor es de 1%,esto significa que una lectura que se tome en cualquier lugar de una de sus escalas no tendrá error mayor que el 1% del valor de la escala completa.

3.- Resolución.

Es el mínimo incremento de cantidad que se puede medir con certeza. Es el cambio más pequeño en el valor medido al cual responde el instrumento. Es el menor incremento que puede ser detectado con certidumbre entre dos unidades de medida discretas, o el menor cambio en la entrada que se puede medir. La resolución puede ser expresada en unidades de la variable medida o en porcentaje del fondo escala, del alcance, etc.

4.- Medir.

Es comparar una magnitud con una unidad.

5.- Escala.

Es la zona graduada de la pantalla del aparato de medida. Sobre ésta se desplaza el índice para indicarnos el valor de la medida.

6.- Span.

Es la diferencia algebraica entre los valores superior e inferior del campo de medida del instrumento: span = URV – LRV. La gama, alcance o span se define como la diferencia

ResistenciaPatrón.

Potenciómetro

DC A

NO DATA

entre la indicación mayor y la menor que puede ofrecer el instrumento. El span puede estar dividido en varias escalas o constar una sola.

7.- ¿Qué es una curva de calibración y para qué sirve?

Es la representación gráfica de los distintos errores absolutos correspondientes a cada lectura de un instrumento de medición con respecto a uno de referencia y sirve para corregir las lecturas del instrumento calibrado.

8.- ¿Qué es el factor de corrección?

La corrección se define como la diferencia entre el valor verdadero y el valor indicado, esto es

C=V-IComo podemos observar, la corrección tiene signo opuesto al error. Es conveniente determinar la curva de corrección para cada uno de los instrumentos que utilicemos. Para realizar esto, determinamos la corrección para distintos valores de la escala del mismo, graficamos los puntos obtenidos con respecto a los valores de dicha escala, y unimos los puntos obtenidos con líneas rectas.

9.- Dibuje el diagrama circuital para determinar las curvas de calibración de un amperímetro y explique el procedimiento.

Diagrama circuital de un amperímetro.

-Procedimiento:

La calibración de un amperímetro cd se facilita mediante el método del diagrama circuital. El valor de la corriente a través del amperímetro por calibrar se determina

Reóstato

Amperímetro bajo prueba.

Fuente Constante de cd. R

VoltímetroBajo prueba.

midiendo la diferencia de potencial en una resistencia patrón por el método potenciométrico y calculando después la corriente por la ley de Ohm el resultado de este cálculo se compara con la lectura dela amperímetro en calibración conectado en el circuito. Se requiere una buena fuente de corriente constante, normalmente suministrada por celdas de voltaje o fuentes de energía de precisión. El reóstato en el circuito se utiliza para controlar la corriente al valor deseado, de tal forma que se pueden calibrar diferentes puntos sobre la escala del medidor.

DC V

NO DATA

Diagrama circuital de un amperímetro.

-Procedimiento:

Un método simple para calibrar un voltímetro de cd se muestra en el diagrama circuital, en donde el voltaje a través del resistor R se mide con un potenciómetro. El medidor por calibrar se conecta en estos mismos puntos y, por lo tanto, debe indicar el mismo voltaje que el potenciómetro. El reóstato en el circuito controla la corriente y por consiguiente la caída de voltaje a través dela resistencia, R, de manera que se puedan calibrar varios puntos en la escala del voltímetro. Los voltímetros probados con el método del diagrama circuital se calibran con una exactitud de ± 0.01%, que va más allá de la exactitud normal de un galvanómetro D’Arsonval.

PARTE I: RECONOCIMIENTO DE EQUIPOS.

Al entrar al laboratorio de mediciones eléctricas, el profesor de la asignatura nos mostro cada uno de los instrumentos de medición y nos reflejo cada detalle de cada aparato, como el voltímetro, el amperímetro, la fuente de poder, tanto analógico como digital, para que sirve el reóstato, etc. También, dibujamos y tomamos notas de la parte frontal de cada instrumento, en especial sus magnitudes, múltiplos y submúltiplos.

1. Se enciende la fuente de voltaje y se observan sus perillas y se ajustan al voltaje 0 en caso de que no esté el indicador en su posición.

2. Se observa el funcionamiento de la perilla fine (fino) con el movimiento de esta rotación del indicador es mucho más suave y por tanto se puede manipular para

Reóstato

FuenteReguladaDe cd.

RPotenciómetro

tener una medición más exacta y precisa.

3. Observamos que el cortocircuitar los terminales de la fuente se enciende el diodo que indica CC (corriente constante) se enciende es por lo general de color rojo. En el modo CC es una fuente de voltaje ideal, proporcionando una tensión constante mientras la corriente que necesite el circuito al que esté conectado sea menor que aquella que se haya como límite de la fuente, en caso contrario funcionara como fuente de corriente. En este momento solo se mueve la medida de corriente y la de voltaje se mantiene 0.

4. Al momento de mover la perilla fine (fino) este no influye en el voltaje ya que está cortocircuitada por lo cual el indicador permaneció inmóvil en 0.

5. Luego se procedió ajustar la fuente a su corriente limite que en este caso fue de 500mA. Y el voltaje se ajusto a 10 voltios.

6. A continuación se conectaron los terminales de la fuente a un reóstato y el pulsor de medida se llevo a un extremo.

7. En la fuente de corriente constante y el voltaje constante en el punto máximo del reóstato el voltaje se mantiene constante pero en este estado se ve una variación en la corriente que pasa de 5mA a 3.5mA.

8. A medida que se baja el pulsor del reóstato la corriente vuelve a su límite de corriente preestablecido con anterioridad que fue 5mA y el voltaje poco a poco va disminuyendo desde 10 voltios hasta que llega a un momento que se hace 0. En este momento el reóstato se encuentra en 0% y la corriente en continua. El principio básico utilizado por reóstato es l ley de Ohm, que dice que la actual es inversamente proporcional a la resistencia para un determinado voltaje. Esto significa que la corriente disminuye a medida que aumenta la resistencia, Actual entra en el reóstato a través de uno de sus terminales, Los flujos a través de la bobina de alambre y de contacto, y sale por el otro terminal. Reóstatos no tienen polaridad y funcionan de la misma cuando se invierten los terminales.

Parte Experimental.

Identificación, uso y características de los diferentes equipos de medida.

Multímetro Digital marca Extech.

Especificaciones del EquipoEquipo multifuncional, con toma de medidas precisas. Marca EXTECH 285 true RMS.

Puntos de Conexión

6 puntos de conexión: (1) amperios, (2) miliamperios, (3) común, (4) voltaje, ohmios y capacitancias, (5) y (6) temperatura (termopar).

Magnitudes que mide el equipo

Ohmios: 200 Ω, (20-200) kΩ, (2-20) MΩ. Submultiplos capacitancias: (4-40) µ, 400 n, 4000 p. Vcc: (2-20-1000) V, 200 mV. Vca: (2-20-200-750) V, 200 mV. Amp.ca: (2-200) mA, 10 A. Amp.cc: (2-200) mA, 10 A.

Escalas por variable

Escala por variable: Ohmios: 8 escalas, Vcc: 5 escalas, Vca: 5 escalas, Hertz: 1 escala, Capacitancias: 4 escalas, Amperios dc: 3 escalas, Amperios ac: 3 escalas.

Voltímetro AC marca Conway.

Especificaciones del Equipo

Voltímetro AC Conway Electronic Enterprises (Equipos analógicos con toma de medidas exactas.)

Puntos de Conexión El equipo AC posee 2 puntos conexión Fase y Neutro

Magnitudes que mide el equipo

El equipo AC puede medir las siguientes magnitudes (5-10-25-50-100-250-500-1000)Vca

Escalas por variable El equipo posee 4 escalas en la variable AC.

Voltímetro DC marca Conway.

Especificaciones del Equipo

Voltímetro AC Conway Electronic Enterprises (Equipos analógicos con toma de medidas exactas.)

Puntos de Conexión El equipo DC posee 2 puntos de conexión común y positiva.

Magnitudes que mide el equipo

El equipo DC puede medir las siguientes magnitudes (1-2.5-510-25-50-100-250-500-1000)Vcc

Escalas por variable El equipo DC posee 3 escalas

Amperímetro de AC marca Conway.

Especificaciones del Equipo

Miliamperímetro AC Conway Enterprises Analógico.

Puntos de Conexión

6 puntos de conexión: (0-5) mA(0-25 mA(0-100) mA(0-250) mA(0-1000) mAPunto común (±).

Magnitudes que mide el equipo

El equipo puede medir de (0-1000)mA de AC.

Escalas por variable

El equipo posee 3 escalas en la variable mA en AC.

Décadas de Resistencias y Décadas de Capacitancias.

Décadas de Resistencias.

Valor Máximo

999.999 Ω

Valor Mínimo 1 Ω

Exactitud

La exactitud la medimos en función del error

e rror porcentua=x100 %valor verdadero−valor medio

valor verdadero

Puntos de Conexión

2 puntos de conexión

Otras Conway Electronic Enterprises :

características

6 décadas de resistencia:

0-9 x 1K 0-9 x 10-9 x 10K 0-9 x 100-9 x 100K 0-9 x 100

Posee una precisión de 0.5%.

Décadas de Capacitancias.

Valor Máximo 0.9999 µf

Valor Mínimo 0.1 µf

Exactitud

La exactitud la medimos en función del error

e rror porcentual= valor verdadero−valor mediovalor verdadero

x 100 %

Puntos de Conexión

3 puntos de conexión. Punto 1: Tierra Punto 2: Ey Punto 3: Conexión

Otras características

Décadas de capacitancia tipo 2975 1% de precisión 4 décadas de capacitancia0-9 x 0.1 µf0-9 x 0.01 µf0-9 x 0.001 µf0-9 x 0.000 µf

Reóstato marca ECOS.

Valor Máximo

42 Ω

Valor Mínimo

0 Ω

Exactitud La exactitud la medimos en función del error.

e rror porcentual= valor verdadero−valor mediovalor verdadero

3

Puntos de Conexión

4 puntos de conexión

Máxima Potencia

42Ω x 5A = 1050 watt

Identifique a través de un dibujo los puntos de conexión del reóstato.

R

N N

Ω

Utilizando un óhmetro verifique su comportamiento como resistencia fija y resistencia variable, para esta última cambie la conexión variable y vuelva a medir.

Resistencia Fija : 39,6 Ω N N

Resistencia Variable: 40.8 Ω máx.

0.4 Ω mín.

Cambio de conexiones variables:

- Posición del reóstato en 0 Ω: 38,8 Ω

- Posición del reóstato en 42 Ω: 2,6 Ω

Fuente DC marca LG.

EspecificacionesFuente DC marca LG: GP-4303 A

Puntos de conexión

3 puntos de conexión: (1) punto común (GND), (2) negativo, (3) positivo.

Medidores y perillas

3 perillas: (1) VOLTAGE para variar la entrada de voltaje. (2) FINE para regular el voltaje con mayor precisión. (3) CURRENT para variar la entrada de corriente.

2 puntos de conexión: (1) medidor de Amp. Y mide

R

N

de (0-3,2) A. (2) medidor de Volt. y mide de (0-30,2) V.

Utilización de la fuente DC como fuente de voltaje ó tensión.

Conexión a toma de la fuente DC. Perillas ajustadas a cero. Conexión a cortocircuito en la fuente para ajuste del amperaje; corriente máxima

ajustada a 500 mA (0,5 A). Se desconecta la conexión a cortocircuito y se ajusta el voltaje a 15 voltios. Se conecta el reóstato a la fuente DC. Montaje de gráfica.

R (reóstato) Rmáx. 0.75 Rmáx. 0.5 Rmáx. 0.25 Rmáx. Rmín.

Voltaje 15 V 15 V 15 V 15 V 0 V

Corriente 100 mA 150 mA 200 mA 450 mA 500 mA

R (reóstato) = carga variable.Rmín. : Cuando el reóstato esta en mínima resistencia, la fuente entrega la máxima corriente.

¿En qué valor comienza a disminuir el voltaje?

Cuando el reóstato se ajusta, el voltaje comienza a disminuir en 34,3 Ω.

Utilización de la fuente DC como fuente de corriente.

Conexión a toma de la fuente DC. Perillas ajustadas a cero. Conexión a cortocircuito en la fuente para ajuste del amperaje; corriente máxima

ajustada a 500 mA (0,5 A). Se desconecta la conexión a cortocircuito y se ajusta el voltaje a 15 voltios. Se conecta el reóstato a la fuente DC. Montaje de gráfica.

R (reóstato) Rmáx. 0.75 Rmáx. 0.5 Rmáx. 0.25 Rmáx. Rmín.

Voltaje 0 V 15 V 15 V 15 V 15 V

Corriente 500 mA 300 mA 200 mA 150 mA 100 mA

Rmáx. : Cuando el reóstato esta en máxima resistencia la fuente entrega la mínima corriente.

¿En qué valor comienza a disminuir la corriente?

Cuando el reóstato se ajusta, la corriente comienza a disminuir en 11,25 voltios.

El autotransformador Variac marca Iskra como fuente de tensión alterna variable.

Puntos de conexión3 puntos de conexión: (1) punto de aterramiento, (2) común.

Especificaciones

Equipo Autotransformador VARIAC marca ISKRA, modelo HSN010. Entrada de voltaje 220 V (50 Hz). El equipo genera de 0 V a 270 V/4 A.

Posee una perilla para ajustar el voltaje que se desea generar. Un swicht de encendido y apagado para protección del equipo.

Trabaja con un fusible que soporta 250 V para su funcionamiento.

Posee 1 punto de aterramiento para protección tanto del equipo como para el usuario al manipular dicho aparato.

Montaje del circuito.

Tabla de Tensión – Escala del Variac, tomando nueve (09) lecturas como mínimo.

Escala del Variac (V)

30 60 90 120 150 180 210 240 270

Lectura Voltímetro

(V)

15,5 31,8 48,6 64,5 80,9 96,6 112,4 128,3 144,6

PARTE II: TRAZADO DE GRÁFICAS Y CURVA DE CALIBRACIÓN

Montaje del circuito diseñado por el grupo para calibrar un voltímetro.

+

-

V2+

-

V1

Datos tomados en el laboratorio.

ESCALA # 1: (0-25) V

Lectura del Voltímetro a calibrar (V) en volts

Voltaje de referencia (VR) en volts

Corrección

C = VR - V% Er = - C * 100/VR

2 2,19 0,19 -8,68

4 4,19 0,19 -4,53

6 6,29 0,29 -4,61

8 8,25 0,25 -3,03

10 10,32 0,32 -3,10

FuenteDC

12 12,19 0,19 -1,56

14 14,23 0,23 -1,62

17 17,09 0,09 -0,53

21 21,1 0,10 -0,47

25 25,0 0.00 -0,00

Gráfica de la curva de calibración: ESCALA # 1: (0-25) V

ESCALA # 2: (0-10) V

Lectura del Voltímetro a calibrar (V) en volts

Voltaje de referencia (VR) en volts

Corrección

C = VR - V% Er = - C * 100/VR

1 1,09 0,09 -8,26

2 2,08 0,08 -3,85

3 3,06 0,06 -1,96

4 4,15 0,15 -3,61

5 5,09 0,09 -1,77

6 6,05 0,05 -0,83

7 7,09 0,09 -1,23

Instrumento

CORRECCIÓN

8 8,04 0,04 -0,50

9 9,06 0,06 -0,66

10 10,05 0.05 -0,50

Gráfica de la curva de calibración: ESCALA # 2: (0-10) V

CONCLUSIÓN

En esta experiencia logramos conocer diversas características de ciertos instrumentos que son usados comúnmente en diferentes mediciones, como lo son: el voltaje y la corriente y el comportamiento de un reóstato.

Instrumento

CORRECCIÓN

Además, aprendimos como mide o funciona digital y analizamos sus principales características.

Así mismo, vimos las principales características de otros instrumentos como lo son el voltímetro y el amperímetro aunque estos fueron de sistemas analógicos.

También observamos el comportamientos de una fuente de voltaje y corriente y como se comportan estas magnitudes al transitar por un reóstato, el cual se opone al paso de la corriente y como esta va aumentado a su límite máximo a medida que el pulsor del reóstato va llevándose paulatinamente hasta 0%.

Es importante conocer de qué forma vamos a usar los instrumentos, como el multímetro, pues si le damos un uso indebido, podemos dañar dicho instrumento u obtener cálculos inexactos a la larga que puedan dañar el trabajo que estemos haciendo.

Sobre la curva de calibración ella nos permite por medio de los resultados obtenidos, de los cálculos, el error sistemático del instrumento y se debe a la tolerancia que presenta sus componentes internos, aun a la mala calibración que hagamos en el laboratorio.

REFERENCIAS

STANLEY WOLF; RICRAHD F.M. SMITH, Guia para mediciones electrónicas y prácticas de laboratorio, pág 34-35. Editorial Prentice Hall. Edición 1992.

WILLIAM D. COOPER; ALBERT D. HELFRICK. Instrumentación electrónica

moderna y técnicas de medición, pág. 2, 76-77. Editorial Prentice Hall. Edición 199.

MARÍA ISABEL GÍMENEZ DE GÚZMAN. Laboratorios de circuitos electrónicos. Guía teórica, pág. 15. Universidad Simón Bolívar, DPTO. Electrónica y Circuitos. 2ª versión.